(57)【要約】【課題】原料樹脂に流体状添加剤を添加して連続的に可塑化装置に供給できて射出成形の効率を向上させることができると共に、加圧装置を必要とすることなく原料樹脂にかける圧力を調整して発泡成形を制御することができる射出成形機を提供する。【解決手段】  少なくとも内部が２段以上に分けられた多段ホッパー１０３と、この多段ホッパー１０３の最下段１５２に連通する可塑化シリンダ１０５と、この可塑化シリンダ１０５の内部に回転可能に配設されるスクリュー１を備え、前記スクリューには添加剤注入孔が形成されて可塑化シリンダ１０５に流体状添加剤を注入でき、可塑化シリンダ１０５に注入された流体状添加剤は多段ホッパー１０３に流入して原料樹脂に添加され、不要となった流体状添加剤は圧力を調整しつつ添加剤回収回路１８０を介して回収されるように構成される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料樹脂を可塑化する可塑化シリンダ内に配設される射出成形用のスクリューの軸心方向に長孔を形成すると共に、該長孔内に原料樹脂に添加する流体状添加剤を供給する添加剤供給管を遊挿し、前記スクリューの長孔の内壁面と外表面との間に、粘稠な溶融樹脂の浸入は不可能であるが、流体状添加剤の通過は可能な多孔質部材が貫挿された添加剤注入孔が形成されることを特徴とする添加剤を添加可能な射出成形機。
【請求項２】
溶融樹脂を可塑化する可塑化シリンダの溶融樹脂が射出される方向の先端近傍には、可塑化シリンダの内壁面と外部との間に、粘稠な溶融樹脂の浸入は不可能であるが、流体状添加剤の通過は可能な多孔質部材が貫挿された添加剤排出孔が形成されることを特徴とする添加剤を添加可能な射出成形機。
【請求項３】
前記多孔質部材は、多孔質金属又は多孔質セラミックスからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の添加剤を添加可能な射出成形機。
【請求項４】
原料樹脂を一時的に貯留可能な気密容器が、原料樹脂の経路及び原料樹脂に添加される流体状添加剤の経路により直列に連通して複数配設され、該複数の密閉容器のうち最下部に配設される密閉容器は原料樹脂を可塑化する可塑化シリンダに連通すると共に、該可塑化シリンダには原料樹脂に添加する流体状添加剤を添加する添加剤注入孔が形成される前記射出成形用のスクリューが配設され、射出成形用スクリューの添加剤注入孔から可塑化シリンダ内に注入された流体状添加剤は、最下部の気密容器から前記流体状添加剤の経路を通じて順次上側の密閉容器に注入され、前記可塑化シリンダ内及び各密閉容器内で原料樹脂に流体状添加剤を添加できることを特徴とする添加剤を添加可能な射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料の樹脂に添加剤を添加可能な射出成形機に関し、更に詳しくは、可塑化シリンダ内及び原料樹脂を一時的に貯留するホッパー内において原料樹脂に流体状添加剤を添加し、かつ流体状添加剤を添加した原料樹脂を連続的に可塑化シリンダに供給でき、さらに不要となった流体状添加剤を可塑化シリンダ内の圧力を調整しつつ回収することができる添加剤を添加可能な射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂成形品を得る射出成形においては、原料樹脂に着色するためや、溶融困難な原料樹脂のガラス転移温度を下げて原料樹脂の溶融を容易にするため、あるいは発泡のためなどの目的で種々の添加剤が添加される。原料樹脂に気体や液体などの流体状の添加剤（以下、流体状添加剤と記す）を添加する方法としては、（１）可塑化シリンダ（加熱筒）内に配設されるスクリューに流体状添加剤の注入経路及び注入孔を形成して注入添加する構成、（２）可塑化シリンダ内に流体状添加剤の注入ノズルを配設して注入添加する構成、（３）未溶融状態の原料樹脂と添加剤とを耐圧容器内に投入し、一定時間加圧条件下で放置して添加剤を原料樹脂に浸透拡散させる構成、などが採用されている。
【０００３】
（１）のスクリューに流体状添加剤の注入孔を形成して添加する構成としては、例えばスクリューの一端に形成されるガス導入孔から流体状添加剤を導入し、スクリューを貫通して撹拌部壁面に開口するガス供給孔から可塑化シリンダ内の原料樹脂に添加する構成（特許文献１参照）が提案されているほか、添加剤ではないが、スクリュー内部に形成されるガス導通孔にイナートガスを導入して原料樹脂がほぼ溶解している位置に放出し、その後加熱筒内を原料樹脂の流れと反対向きに流すことによって加熱筒内で発生した水分や分解ガスを除去するという構成（特許文献２参照）も提案されている。
【０００４】
しかし特許文献２に記載の構成では加熱筒内のガス放出用孔に原料樹脂が侵入して目詰まりを起こすおそれがある。これを防止するために射出成形操作前にはあらかじめ高圧のガスを大量に流してガス放出用孔内の残留物を吹き飛ばし、射出成形操作終了後には原料樹脂の供給停止後も原料樹脂が残留して固化しないようにガスブローを行う必要があるなど、メンテナンス性に欠く。なお、特許文献１にはこのような記載はないものの、同様の操作が必要なものと考えられる。
【０００５】
前記操作の必要がない構成として、スクリューの中心に添加剤（着色剤）の経路を形成し、スクリューの先端に逆止弁を配設する構成（特許文献３参照）が提案されている。この構成によれば、逆止弁によりスクリュー内部への添加剤の流入を防止できるが、スクリューの先端に逆止弁を配設する必要があり、スクリュー構造が複雑となると共に可塑化シリンダの長さを長くする必要もあると考えられ、射出装置が大型化する。
【０００６】
（２）の可塑化シリンダ内に流体状添加剤の注入ノズルを配設して注入添加する構成としては、例えば、フィード部、コンプレッション部、メータリング部からなるステージが複数形成される複数ステージタイプのスクリューについて、先端側ステージのフィード部と後端側ステージのメータリング部の間に溶融した樹脂の流動抵抗が高い流動制御部を形成し、先端側ステージのフィード部近傍にガス供給路を設けてここから気体状の添加剤を注入するという構成が提案されている（特許文献４参照）。このような構成によれば、ガス供給路近傍はスクリューの流動制御部により溶融樹脂の飢餓状態が発生していることから必要量の気体状の添加剤を再現性よく溶融した樹脂に添加することができる。しかしながら、流動制御部が形成された複数ステージタイプのスクリューはスクリュー構造が複雑であり、かつスクリュー長が長く射出成形機が大型化する。
【０００７】
一般的に可塑化シリンダ内に注入ノズルを形成する構成では、原料樹脂の圧力による注入ノズルの圧壊を防止するため、原料樹脂の圧力を低下させる必要がある。このため注入ノズルの上流側に左ネジスクリューエレメントを形成したり、スクリューの谷径を急激に減少させるなどの構成が採られる。しかし、このためにはスクリュー長を長くする必要があり、可塑化シリンダが大型化する。また、注入ノズルが可塑化シリンダ内に突出する構成では、その折損を防止するためにスクリューフライトに切り欠きを形成する必要があるなど、可塑化シリンダやスクリューが特殊な構造となり、場合によっては射出成形機のベース長までも変更する必要がある。更に、スクリューに切り欠きを形成すると原料樹脂の逆流が生じて原料樹脂の可塑化シリンダ内の滞留時間が長くなり、原料樹脂の熱分解が促進されるおそれがある。反対に、注入ノズルを可塑化シリンダの内壁面から引っ込めた構成とすると、その窪みに原料樹脂が滞留して樹脂ヤケの発生を助長するおそれがある。
【０００８】
（３）の未溶融状態の原料樹脂と添加剤とを耐圧容器内に投入して添加剤を原料樹脂に浸透拡散させる方法は、一般的には個別の容器を用いて添加剤の添加を行うため、射出成形機に対する原料樹脂の供給がバッチ方式にならざるを得ない。バッチ方式では設置された容器ごとにガス含浸されるため、材料替え、型替え等の場合に時間がかかり、樹脂成形品の生産性を著しく低下させる原因となる。また生産計画上、バッチ方式は管理の手間がかかり、残った材料の処理の問題もある。
【０００９】
これに対し連続式とすれば、必要量のみの原料樹脂ペレット等を使用できることから前記の点について有利である。このため、例えば複数のチャンバーを直列に配設し、上部のチャンバーはホッパーから原料樹脂の供給を受けて原料樹脂にガス含浸を施し、下部のチャンバーは上部のチャンバーでガス含浸を施された原料樹脂の供給を受け、下部チャンバーから可塑化シリンダに原料樹脂を供給している間に上部チャンバーで原料樹脂にガス含浸を施すという構成が提案されている（特許文献５参照）。この構成によれば、射出成形操作中は下部チャンバー内に所定量以上の原料樹脂をガス含浸が施された飽和状態で貯留され、原料樹脂を可塑化シリンダに連続的に供給することができる。
【００１０】
ところで、一定温度下での樹脂に対するガスの溶解度は圧力に比例する（ヘンリーの法則）が、温度が上昇すると溶解度は低下することが知られており、このため可塑化シリンダ内部で樹脂温度が上昇すると樹脂へのガスの溶解度が低下し、ガスは脱気されフィード部分へ排出されやすくなる。これを防止して溶融樹脂に対するガスの溶解度を確保するためには、シリンダ内でガスを樹脂へ加圧含浸する構造が必要となる。しかしながら、特許文献５には可塑化シリンダ内、特にコンプレッション部での溶融樹脂、半溶融樹脂、未溶融樹脂ペレットに対するガス含浸量をコントロールする構成は開示されるものではない。
【００１１】
また、例えば気体状添加剤等を原料樹脂に含浸して行う発泡成形などでは、射出成形時に不要となった気体状添加剤を除去して最終的な樹脂成形品の表面性状や構造を発現させる。この流体状添加剤の不要分の除去は、例えば金型内部など一般的には賦形装置内で溶融樹脂を減圧することで実施される。
【００１２】
溶融樹脂を減圧する構成としては、例えば発泡核を成長させるために射出ユニットの先端に配設されるギアポンプやノズルなどの溶融樹脂の流路に減圧機構を形成し、その後気泡を成長させるために大気圧にまで減圧するという構成が提案されている（特許文献６、７参照）。また、金型内に射出された溶融樹脂が金型の末端部に到達するまでの間は発泡を制御するために金型内部に圧力をかけるカウンタープレッシャー法が用いられているが、発泡サイズを制御するため金型内にあらかじめ樹脂の発泡を抑制しうる程度の圧力で超臨界状態の二酸化炭素を注入し、その後超臨界状態の二酸化炭素を添加した溶融樹脂を射出するという構成も提案されている（特許文献８、９参照）。
【００１３】
これらの構成によれば、溶融樹脂に添加された流体状添加剤は、可塑化シリンダの先端に装着された機構や金型内部で圧力を調整しつつ溶融樹脂内から減圧され、樹脂成形品の表面性状や内部構造が制御されるが、この圧力の調整は可塑化シリンダ内やダイス、金型といった賦形装置内で別個に行っている。そして非発泡状態で金型に射出するときには、可塑化シリンダ内の圧力と金型内の圧力差を小さくするため金型内に圧力をかける（カウンタープレッシャーをかける）装置が必要となる。また発泡状態で金型に射出するときでも、発泡状態を制御するために金型内を加圧する装置が必要となる。このように、発泡成形おいては加圧装置が必要で設備が大がかりになるという問題点を有している。
【００１４】
このような加圧装置を必要としない射出成形機として、例えば射出成形機に超臨界二酸化炭素の供給部と減圧部とを設けた上で両者をゲートバルブで区画した装置を用い、減圧部において減圧装置により二酸化炭素を穏やかに除去して発泡を防止する射出成形機が提案されているが（特許文献１０参照）、射出成形機を２区分に分けるゲートバルブを配設したり、スクリューに逆ネジ方向のフライトを形成したりするなど構成が複雑となる。
【００１５】
【特許文献１】特開平１０−２７８０８１号公報
【特許文献２】特開２００１−３４１１５２号公報
【特許文献３】特開２００３−４８２３９号公報
【特許文献４】特開２００２−３２６２５９号公報
【特許文献５】特開２０００−１２７１９４号公報
【特許文献６】米国特許第６２８４８１０号公報
【特許文献７】米国特許第３７９６７７９号公報
【特許文献８】特開平１１−２４５２５４号公報
【特許文献９】特開２００１−３４１１５２号公報
【特許文献１０】特開２０００−１８７１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明が解決しようとする課題は、簡単な構造で原料樹脂に流体状添加剤を添加し、かつ連続的に可塑化装置に供給できて射出成形の効率を向上及び生産管理等の附帯作業を軽減させることができる射出成形機を提供すること、又は、可塑化シリンダの構成を複雑化したり、賦形装置に対する流体の加圧注入装置を必要とすることなく原料樹脂中の添加剤の分圧を調整して添加剤の注入状態を制御することができる射出成形機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
このような課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、原料樹脂を可塑化する可塑化シリンダ内に配設される射出成形用のスクリューの軸心方向に長孔を形成すると共に、該長孔内に原料樹脂に添加する流体状添加剤を供給する添加剤供給管を遊挿し、前記スクリューの長孔の内壁面と外表面との間に、粘稠な溶融樹脂の浸入は不可能であるが、流体状添加剤の通過は可能な多孔質部材が貫挿された添加剤注入孔が形成されることを要旨とするものである。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、溶融樹脂を可塑化する可塑化シリンダの溶融樹脂が射出される方向の先端近傍には、可塑化シリンダの内壁面と外部との間に、粘稠な溶融樹脂の浸入は不可能であるが、流体状添加剤の通過は可能な多孔質部材が貫挿された添加剤排出孔が形成されることを要旨とするものである。
【００１９】
ここで、請求項３に記載のように、前記多孔質部材は、多孔質金属又は多孔質セラミックスからなることが望ましい。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、原料樹脂を一時的に貯留可能な気密容器が、原料樹脂の経路及び原料樹脂に添加される流体状添加剤の経路により直列に連通して複数配設され、該複数の密閉容器のうち最下部に配設される密閉容器は原料樹脂を可塑化する可塑化シリンダに連通すると共に、該可塑化シリンダには原料樹脂に添加する流体状添加剤を添加する添加剤注入孔が形成される前記射出成形用のスクリューが配設され、射出成形用スクリューの添加剤注入孔から可塑化シリンダ内に注入された流体状添加剤は、最下部の気密容器から前記流体状添加剤の経路を通じて順次上側の密閉容器に注入され、前記可塑化シリンダ内及び各密閉容器内で原料樹脂に流体状添加剤を添加できることを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の発明によれば、流体状添加剤はスクリューに形成される添加剤注入孔より可塑化シリンダ内に注入されるため、可塑化シリンダの構成を複雑化する必要がない。また、スクリューは開口部である添加剤注入孔に多孔質部材が挿着された構成を有するのみで構造は極めて簡単である。このため、射出成形機の構成を単純化することが可能となる。さらに、スクリューにノズルを配設する構成とは異なり添加剤注入孔の形成位置に制約がないことから、添加剤や樹脂の種類に応じて最適な位置に形成することができる。また、多孔質部材により添加剤供給経路への溶融樹脂の浸入が防止されることから、取扱いが容易でメンテナンス性が良い。
【００２２】
請求項２に記載の発明によれば、添加剤の不要分を回収できるのみならず、可塑化シリンダの先端近傍で減圧して添加剤の不要分を除去できるため、溶融樹脂を射出する際に可塑化シリンダの先端からノズルにかけての溶融樹脂の添加剤の分圧を調整することにより、添加剤の注入状態を制御することが容易となる。例えば加圧状態で流体状添加剤を添加し、その後減圧して発泡させる発泡成形において、溶融樹脂の加圧圧力をなだらかに連続的に減少させることにより、カウンタープレッシャーをかけなくとも発泡制御が容易となる。このため、カウンタープレッシャーをかけるための設備が不要となり、射出成形設備の小型化・単純化を図ることができる。
【００２３】
ここで、請求項３に記載のように、添加剤注入孔や添加剤回収孔に多孔質部材を装着する構成であれば、構造が単純となり、スクリューや可塑化シリンダの加工が容易で設備の低廉化を図ることができる。また、原料樹脂の圧力・温度に対する耐性に優れると共に、適度な通孔が得られやすい。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、原料樹脂を添加剤が注入された多段ホッパー内を順次移送して添加剤を添加しつつ可塑化シリンダ内に供給するため、添加剤が添加された原料樹脂を可塑化シリンダ内に連続的に供給できる。このため射出成形加工における生産効率を向上させることができる。また、可塑化シリンダを含めて原料樹脂の経路はすべて添加剤が注入された状態にあるため、添加剤の飽和状態を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明に係る添加剤を添加可能な射出成形機について、図面を参照して詳細に説明する。図１は本実施の形態に係る射出成形機に適用されるスクリューの構造を示した図であり、（ａ）は外部構造を示した図、（ｂ）は内部構造を示した断面図である。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、このスクリュー１には谷径の小なるフィード部１７と谷径の大なるメータリング部７と、フィード部１７とメータリング部７の間のテーパ状に谷径が変化するコンプレッション部１５を有し、各部７、１５、１７の外周面には各部にわたってスクリューフライト５が形成される。
【００２７】
そして図１（ｂ）に示すように、スクリュー１の内部には添加剤注入経路３が形成される。この添加剤注入経路３はスクリュー１の軸心方向に略同軸に形成される長孔状の経路であり、スクリューフライト５が形成されない一端（図中において右側端。以下、便宜上「後端」と記す）の端面が開口し、メータリング部７が形成される側（図中において左側端。以後、便宜上「先端」と記す）は閉鎖される非貫通の長孔である。そしてこの添加剤注入経路３の内壁面と、スクリュー１の外周面とを連通する添加剤注入孔９が形成され、この添加剤注入孔９には注入孔部材１１が挿着される。
【００２８】
この注入孔部材１１は、粘稠な溶融樹脂の浸入は不可能であるが、気体や粘度の低い液体などの流体の通過は許容する多孔質部材からなる。この機能を確保するために必要となる貫通孔や連続泡などの通孔の径は、使用する流体状添加剤や溶融樹脂の種類、特に粘度により相違するため、必要に応じて適宜選択される。例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂などの粘稠な樹脂の場合には孔径が５０μｍ以下であれば良い。なおこの多孔質部材の材質としては多孔質金属や多孔質アルミニウムなどの多孔質金属、ゼオライトなどの多孔質セラミックスなどが適用でき、より具体的には、「メタポール−ＭＥＴＡＰＯＲ（商品名）」（Ｐｏｎｔｃ  Ｌｔｄ．スイス社製）、「ヒポラス（商品名）」（（株）神戸製鋼所製）などを適用することができる。
【００２９】
前記添加剤注入孔９が形成される位置や数は、流体状添加剤の原料樹脂への拡散性を考慮して決定される。例えば拡散性が低い場合には、図２（ａ）に示すようにコンプレッション部１５や混練用エレメント内、あるいはそれらのフィード部１７寄りに形成される。一方、拡散性が高い場合には図２（ｂ）に示すように、メータリング部７やスクリュー先端などに形成されることが望ましい。また、これらの添加剤注入孔９は、図２に示すようにスクリューの谷部表面に形成されるほか、スクリューフライト５の強度に問題がなければスクリューフライト５に形成して注入孔部材（多孔質部材）を挿着する構成であっても良い。
【００３０】
そしてスクリュー１の添加剤供給経路３の内部には、添加剤供給管２１が遊挿される。この添加剤供給管２１は円管状の部材であって、この添加剤供給管２１を通じて流体状添加剤をスクリュー１の添加剤供給経路３に供給できる。
【００３１】
このようなスクリューによれば、スクリューから流体状添加剤を注入添加できるため、可塑化シリンダに流体状添加剤の注入ノズルを配設するなど、可塑化シリンダの構造を複雑化する必要がない。また、スクリュー１には注入孔９に多孔質部材が挿着されるのみであるから、スクリュー構造も複雑化する必要はなく、例えば逆止弁を配設するなどのようにスクリューが大型化することもない。
【００３２】
図３は、前記スクリューが好適に適用される射出ユニットの構造及び附帯的な設備と流体状添加剤の流れを模式的に示した断面図である。図中の矢印ａは流体状添加剤の流れを、矢印ｂは原料樹脂の流れを示している。
【００３３】
射出ユニット１００の構成及び流体状添加剤の流れの概略を説明すると、この射出成形ユニット１００は原料樹脂を一時的に貯留して流体状添加剤を添加する多段ホッパー１０３と、多段ホッパー１０３から供給を受けた原料樹脂を可塑化する可塑化シリンダ１０５とを有する。この可塑化シリンダ１０５の内部には前記スクリュー１が配設され、このスクリューが回転して原料樹脂を可塑化し、可塑化された溶融樹脂は可塑化シリンダ１０５の先端に配設されるノズル２０１から射出されるように構成される。
【００３４】
また、流体タンク１０９などに貯留される流体状添加剤は、温調加圧循環装置１０７により温度と圧力を調整されて送り出され、スクリュー１の添加剤供給経路３を経て添加剤注入孔９から可塑化シリンダ１０５内に注入される。可塑化シリンダ１０５内に注入された流体状添加剤は多段ホッパー１０３に流入して原料樹脂に添加され、不要となった分は回収され再び温調加圧循環装置１０７で温度と圧力を調整されて送り出されるように構成される。
【００３５】
なお、流体状添加剤を貯留する流体タンク１０９と、流体タンク１０９に貯留される流体状添加剤、及び添加剤回収回路を通じて回収された流体状添加剤の温度と圧力を調整して送り出す温調加熱循環装置１０７は、いずれも公知の温度調整手段、圧力調整手段又はこれらの組合せにより構成される。
【００３６】
次いで各構成要素について説明すると、多段ホッパー１０３は、内部が少なくとも２段以上に分けられた耐圧性の気密容器、あるいは単一の耐圧性の気密容器を複数組み合わせて構成されるものであり、ここでは、内部が上段１５０、中段１５１、下段１５２の３段に分けられた構成を有するものを例として示す。この多段ホッパー１０３の各段１５０、１５１、１５２は、隔壁１５３、１５４を介して垂直方向に直列に配設される。これらの隔壁１５３、１５４は矢印ｃの方向にスライド式に開閉可能であり、開放したときには各段は原料樹脂が移動可能に連通し、閉鎖したときには各段１５０、１５１、１５２ごとに気密状態に維持できる。
【００３７】
上段１５０は、このほか、それぞれ矢印ｃの方向にスライド式に開閉可能な隔壁１５９、１６０を介して原料供給経路１６１及び排気経路１６２と連通する。原料供給経路１６１は、多段ホッパー１０３の上段１５０に外部から原料樹脂を供給する経路であり、隔壁１５９を開放して送風式あるいは減圧吸引式によって上段１５０の内部に原料樹脂を供給する。排気経路１６２は外気と連通する経路であり、隔壁１６０を開いたときには上段１５０の内部の気体を外部に排出することができる。この排気経路１６２には塵埃や有害ガスなどを除去可能なフィルター１６３などの気体浄化手段が配設されることが望ましい。また、これらの隔壁１５９、１６０を閉じたときには上段１５０の内部を気密状態に維持できる。
【００３８】
中段１５１は、上段１５０との間に配設される隔壁１５３と下段１５２との間に配設される隔壁１５４との間に形成される空間（容器）であり、上段１５０の内部に原料樹脂が貯留されている状態で隔壁１５３を開放すると原料樹脂が重力落下して中段１５１の内部に貯留でき、中段１５１の内部に原料樹脂が貯留される状態で隔壁１５４を開放すると、中段１５１の内部の原料樹脂は下段１５２の内部に落下するように構成される。
【００３９】
下段１５２は、上方側が前記隔壁１５４を介して中段１５１と連通すると共に、下方側は可塑化シリンダ１０５の内部空間と連通する。そして中段１５１から落下して貯留された原料樹脂は下方から可塑化シリンダ１０５の内部に供給できるように構成される。
【００４０】
なお、多段ホッパー１０３の各段１５０〜１５２の間、及び上段１５０と原料供給経路１６１、排気経路１６２に配設されるスライド式に開閉可能な隔壁としては、エアシリンダなどで作動する公知の各種経路開閉手段を適用することができる。またこれらの隔壁は、開放したときに原料樹脂や流体が通過可能で、閉鎖したときには気密状態を維持できるものであれば前記スライド式に限られるものではなく、例えば気密性のバタフライ弁などであってもよい。
【００４１】
さらに、上段１５０と中段１５１との間、及び中段１５１と下段１５２の間は流体が通過可能な圧力調整経路１５５、１５６により連通する。これらの圧力調整経路１５５、１５６には、圧力調整弁１７０が配設されており、この圧力調整弁は流入する流体の圧力が所定の圧力以上となったときに流体を通過させる（すなわち流入する側の流体の圧力を所定の圧力に維持する）。なお、上段１５０と中段１５１とを連通する圧力調整経路１５５は中間で分岐しており、分岐した側は図示しないが添加剤回収回路１８０ａとして温調加熱循環装置１０７に連通する。
【００４２】
可塑化シリンダ１０５には、内部に前記スクリュー１が配設される。温調加圧循環装置１０７から送り出される流体状添加剤は、スクリュー１の添加剤供給経路３に供給され、添加剤注入孔９から可塑化シリンダ１０５の内部に注入しなかった分は、添加剤回収回路１８０ｃから温調加圧循環装置１０７に回収されるように構成される。すなわち、スクリュー１が回転しても添加剤供給経路３に遊挿される添加剤供給管２１は回転しないように固定されて温調加圧循環装置１０７に連通する。また、添加剤供給経路３はシールバルブ１８５及び添加剤回収回路１８０ｃを介して温調加圧循環装置１０７に連通する。シールバルブ１８５は、スクリュー１が回転しても回転部分の気密性を維持しつつ添加剤回収回路１８０ｃと連通することができる構成を有するものであり、公知の各種シールバルブを適用することができる。
【００４３】
可塑化シリンダ１０５のノズル２０１近傍及びノズル２０１には、外部と連通する貫通孔である添加剤排出孔２０２ａ〜２０２ｃがスクリュー１の軸線方向に複数並んで形成され（図３においては２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃの３箇所に形成される構成を示す）、これらの添加剤排出孔２０２ａ〜２０２ｃには、排出孔部材２０５が挿着される。この排出孔部材２０５はスクリュー１の添加剤注入孔９に挿着される多孔質材料と同じ多孔質材料から形成される。
【００４４】
これらの添加剤排出孔２０２ａ〜２０２ｃはそれぞれ圧力調整弁１７１ａ〜１７１ｃを介して添加剤回収回路１８０ｄにより温調加圧循環装置１０７に連通する。この圧力調整弁１７１ａ〜１７１ｃは、圧力調整経路１５５、１５６に配設される圧力調整弁１７０と同一の機能を有し、ノズル２０１の内部あるいは可塑化シリンダ１０５の先端近傍の内部の圧力をそれぞれ所定の圧力に維持する。
【００４５】
なお、可塑化シリンダ１０５に配設されるノズル２０１は、可塑化シリンダ１０５の内部圧力を調整する必要があることから、シャットオフノズルであることが望ましい。図においては回転子２１０を有するシャットオフノズルを示しているが、シャットオフノズルであればこの構成のものに限られるものではない。
【００４６】
このような構成における流体状添加剤の流れは次のとおりである。流体状添加剤は温調加熱循環装置１０７から温度と圧力を調整して送り出され、添加剤供給管２１を介してスクリュー１の添加剤注入経路３に供給される。添加剤供給経路３に供給された流体状添加剤は、添加剤注入孔９から可塑化シリンダ１０５に注入され、可塑化シリンダ１０５の内部に充満しつつ、多段ホッパー１０３の下段１５２の内部に流入する。
【００４７】
ここで、温調加熱循環装置１０７から送り出される流体状添加剤の温度は、少なくとも添加剤注入孔９から可塑化シリンダ１０５の内部に注入されるときに可塑化シリンダ１０５の内部の原料樹脂（溶融樹脂）の流動性を大きく阻害しない温度以上であることが望ましく、このような温度となるように温調加熱循環装置１０７で加熱される。
【００４８】
また、添加剤注入経路３に供給された流体状添加剤のうち、添加剤注入孔９から可塑化シリンダ１０５の内部に流入しなかった分は添加剤回収回路１８０ｃを通じて温調加熱循環装置１０７に回収され、温度と圧力を調整して再び送り出される。
【００４９】
なお、所定の温度に調整された流体状添加剤がスクリュー１の内部を循環することから、スクリュー１や可塑化シリンダ１０５の内部を所定の温度に維持する温度調整の効果も得られる。
【００５０】
また、コンプレッション部１５あるいはフィード部１７に注入孔を設けたスクリューを用いると、流体状添加剤はスクリュー１の添加剤供給経路３の内壁面で温められてから可塑化シリンダ１０５内に注入されることになるため、樹脂の流動性を阻害することがない。このため、温調加熱循環装置１０７において、添加剤の温度を調整する温調機が不要となるか、温調機の能力が低くとも問題が生じなくなる。あるいは繊細な温度コントロールが不要となる。また、流体状添加剤はスクリュー内部から注入されるため、多段ホッパー１０３寄りのフィード部近傍から注入されるものであれば、添加剤の温度と溶融樹脂の温度とを近い温度にしやすい。
【００５１】
流体状添加剤が多段ホッパー１０３の下段１５２に流入して、下段１５２の内部圧力が所定の圧力に達すると、流体状添加剤は下段１５２と中段１５１を連通する圧力調整経路１５６の圧力調整弁１７０を通過し中段１５１に流入する。このため下段１５２の所定の内部圧力に維持される。そして流入した流体状添加剤により中段１５１が所定の内部圧力に達すると、流体状添加剤は、中段１５１と上段１５０を連通する圧力調整経路１５５の圧力調整弁１７０を通過し上段１５０に流入する。これにより中段１５１は所定の内部圧力に維持される。さらに流入した流体状添加剤により上段１５０が所定の内部圧力に達すると、添加剤回収回路１８０ａの圧力調整弁１７０を通過し、温調加熱循環装置１０７に回収される。このため上段１５０の内部が所定の圧力に維持され、回収された流体状添加剤は温度及び圧力を調整して再び送り出される。
【００５２】
このように、流体タンク１０９から供給された流体状添加剤は、可塑化シリンダ１０５及び多段ホッパー１０３の各段に充填され、可塑化シリンダ１０５及び多段ホッパー１０３の各段は所定の内部圧力に維持される。ここで、流体状添加剤は可塑化シリンダ１０５を経て多段ホッパーの下段１５２、中段１５１、上段１５０の順に流入するものであり、各段の内部圧力は下段１５２が最も高く、次いで中段１５１、上段１５０の順に低くなるように設定され、上段１５０の内部圧力が最も大気圧に近い圧力に維持される。
【００５３】
そして原料樹脂の流れ及び流体状添加剤を添加する動作は以下の通りである。
【００５４】
上段１５０と原料供給経路１６１との間及び排気経路１６２との間の隔壁１５９、１６０を開放し、外部から原料供給経路１６１を経て上段１５０に原料樹脂を供給しつつ、流入する気体を排気経路１６２から大気中に放出する。原料樹脂が供給された後に原料供給経路１６１との間の隔壁１５９を閉鎖すると、上段１５０の内部の気体（主に大気成分）は圧力調整経路１５５を通じて流入する流体状添加剤に押し出されて排気経路１６２から大気中に排出され、上段１５０の内部は流体状添加剤が充填される。その後排気経路１６２との間の隔壁１６０を閉鎖すると、上段１５０の内部は流入する流体状添加剤により所定の圧力に維持される。
【００５５】
そして上段１５０と中段１５１との間の隔壁１５３を一時的に開放して、上段１５０の内部に貯留された原料樹脂を中段１５１の内部に落下させる。この隔壁１５３を一時的に開放すると上段１５０と中段１５１の内部気圧が一時的に同じとなるが、隔壁１５３を閉鎖すると再びそれぞれ所定の圧力に維持される。そして中段１５１に原料樹脂を落下させた後に所定の時間放置しておくと、原料樹脂に流体状添加剤が浸透拡散して添加工程が進行する。その後、中段１５１と下段１５２との間の隔壁１５４を一時的に開放して流体状添加剤が添加された原料樹脂を下段１５２の内部に落下させ、下段１５２から可塑化シリンダ１０５内に供給されて可塑化される。下段１５２の内部も流体状添加剤が充満しているため、原料樹脂は流体状添加剤が添加された状態が維持される。
【００５６】
中段１５１で流体状添加剤の拡散工程を進行させている間に、前記動作により上段１５０の内に原料樹脂を供給する。上段１５０と中段１５１との間の隔壁１５３が閉じていれば、上段１５０と原料供給経路１６１及び排気経路１６２との間の隔壁１５９、１６０を開放しても、大気成分が中段１５１の内部に流入することはなく、また隔壁１５３に隙間があったとしても、中段１５１の内部は大気圧よりも高い圧力に維持されているため、やはり大気成分が中段１５１の内部に流入することはない。このように上段１５０への原料樹脂の供給作業が中段１５１での流体状添加剤の添加工程の進行に影響を与えることはない。
【００５７】
可塑化シリンダ１０５内でスクリュー１が回転すると、原料樹脂が可塑化され、ノズル２０１から金型（図示せず）に射出される。このときに不要となった流体状添加剤は、ノズル２０１や可塑化シリンダ１０５のノズル近傍に形成される添加剤排出孔２０２から排出され、添加剤回収経路１８０ｄを通じて温調加熱循環装置１０７に回収される。そして温調加熱循環装置１０７により温度と圧力を調整されて再び送り出される。
【００５８】
射出成形操作が進行し、下段１５２に供給された原料樹脂が減少してある一定量以下となると、下段１５２に配設される原料レベルセンサ２０７がこれを検知し、中段１５１と下段１５２の間の隔壁１５４を再び開放して原料樹脂を下段１５２の内部に供給する。中段１５１に貯留される原料樹脂が少量となるか空となったときには、上段１５０と下段１５２との間の隔壁１５３を一時的に開放して中段１５１に原料樹脂を供給する。そして上段１５０に貯留される原料樹脂が少量となるか空になったときには、上段１５０に原料樹脂を供給する。
【００５９】
このようにすると、上段１５０への原料樹脂の供給と中段１５１での流体状添加剤の添加工程を互いに影響を受けることなく独立的に並行して行うことができるから、流体状添加剤が添加された原料樹脂を下段１５２に連続的に供給することができ、かつ下段１５２には常に一定量以上の原料樹脂が貯留された状態を維持することができる。このため連続的に可塑化シリンダ１０５に原料樹脂を供給することができ射出成形加工の効率を向上させることができる。
【００６０】
なお、上段１５０も原料樹脂を供給する間以外は流体状添加剤が充填された状態が維持されるから、上段１５０においても並行して添加剤の添加が可能となる。また、上段１５０に原料樹脂を供給している間は、流体状添加剤の無駄を少なくするため、圧力調整経路１５５から上段に流体状添加剤を送らず、添加剤回収回路１８０ｂから回収するようにしてもよい。
【００６１】
また、多段ホッパー１０３の各段の内部は大気圧より高い圧力に維持されるため、仮に隔壁に隙間があったとしても、そこから大気成分や塵埃などの不純物が侵入することはない。特に流体状添加剤の最上流は可塑化シリンダ１０５であり、可塑化シリンダ１０５の内部圧力が最も高くなることから、可塑化シリンダ１０５の内部においては溶融状態の高温の樹脂に触れさせたくない大気成分（例えば酸素）はほとんど存在せず、樹脂成形品の品質の向上を図ることができる。
【００６２】
そして原料樹脂に添加された流体状添加剤のうち、不要となった分の回収は以下のようにして行われる。図３に示すように、添加剤排出孔２０２はノズル２０１及び可塑化シリンダ１０５のノズル２０１の近傍にスクリュー１の軸線方向に複数が直列的に並んで形成されるが、これら添加剤排出孔２０２に連通する添加剤回収回路１８０ｄに配設される圧力調整弁１７１ａ〜１７１ｃは、ノズル２０１の先端に向かうほど、すなわち図においては１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃの順に、可塑化シリンダ１０５あるいはノズル２０１の内部圧力が低く維持されるように調整される。
【００６３】
このため、スクリュー１により送り出される溶融樹脂はこれら添加剤排出孔２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃから徐々に圧力が低くなるように流体状添加剤が除去されることになり、カウンタープレッシャー法でいうところの可塑化シリンダ内部の圧力と金型内部の圧力差を徐々に小さくするという制御を行ったものと同じ効果が得られる。したがって、発泡成形において別個加圧装置を設けることなく原料樹脂の発泡状態の制御ができる。
【００６４】
なお、各添加剤回収回路に配設される圧力調整弁の所定の圧力は溶融樹脂の射出中に変化させるように制御するものであってもよい。すなわち例えば射出開始時おいては所定の圧力を高く設定して発泡を抑制して未発泡の状態で射出し、射出が進行するに従って所定の圧力を低くするように制御する構成によれば、未発泡の状態で金型内へ樹脂を射出することが可能となる。また、同時に金型内での発泡状態を制御することも可能となる。
【００６５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば前記実施の形態においては、射出成形機に組み付けられる射出ユニットを示しているが、押出成形機に配設されるものであってもよい。また、多段ホッパーは３段に分けられる構成を示しているが、２段であってもあるいは４段以上であってもよく、段数が限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る射出成形機に適用されるスクリューの構造を示した図であり、（ａ）は外部構造を示した平面図、（ｂ）は内部構造を示した断面図である。
【図２】スクリューの添加剤注入孔が形成される位置を示した図であり、（ａ）はコンプレッション部に形成される構成を、（ｂ）メータリング部及びスクリュー先端形成される構成を示した図である。
【図３】射出ユニット、附帯設備の構成及び流体状添加剤の流れを模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  スクリュー
１０３  多段ホッパー
１０５  可塑化シリンダ
１８０  添加剤回収回路
【図１】
2005088426.tif 000003
【図２】
2005088426.tif 000004
【図３】
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